JPH07109463A - Ｃｄｑで加熱焼成を行った低温窯出コークスの排出量制御法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 室式コークス炉において、炭化室中心部での
コークス温度が６００〜９００℃の範囲の低温で窯出を
行い、ＣＤＱプレチャンバー内で残存可燃性ガスを燃焼
させて、高炉用コークスの品質を確保する方法におい
て、コークス炉の少なくとも炉壁温度、置き時間を含む
乾留条件から、プレチャンバー内の最低滞在時間を決定
し、この滞在時間以上となるように、冷却コークスの排
出量を制御する。又これによってＣＤＱボイラー入口温
度が低下した時は、プレチャンバー又はスローピング・
フリューへの導入空気量を調整して制御する。 【効果】 最低焼成時間の確保により製品コークスの平
均品質が向上する。焼成時間の最適化により製品コーク
スの品質バラツキが低減する。ボイラー入口温度を一定
に制御するので、蒸気発生量を減少させることなく、焼
成時間を確保できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】室式コークス炉において、炭化室
中心部のコークス温度が６００〜９００℃範囲の低温で
窯出を行い、該半成コークスにＣＤＱのプレチャンバー
内で空気を導入し、１０００℃以上に焼成する高炉用コ
ークスの製造において、コークスの品質を向上させ、確
保するためのコークス排出量制御方法に関する。ここ
で、半成コークスとは、室式コークス炉の炭化室内で、
６００〜９００℃で乾留を終え、装入炭に由来する残留
揮発分（ボラタイル・マター Ｖ．Ｍ．）を有する乾留
途中のコークスを言う。また、この半成コークスの温度
は装入孔直下の炭化室高さ１／２で測定した炭中中心温
度の平均温度であり、残存揮発分は１窯で製造される半
成コークスの平均である。

【０００２】

【従来の技術】コークス温度が６００〜９００℃の低温
乾留状態で窯出した半成コークスをＣＤＱ設備のプレチ
ャンバー内で、空気を導入し、主に残存可燃性ガスを燃
焼させて、加熱焼成し、高炉用コークスを製造する方法
については、特開平２−１９４０８７号公報及び特開平
２−１９９１９１号公報に開示されている。しかし前者
は低温窯出した半成コークスをＣＤＱのプレチャンバー
内で急速加熱焼成することを記載しているのみであり、
後者は半成コークスの性状に応じて、プレチャンバー内
への導入空気量をフィードフォワード制御するか、更に
これに加えてプレチャンバー内の半成コークスおよびコ
ークス温度又は可燃性ガス濃度を予め設定した値になる
ように微調整フィードバック制御することを記載してい
るのみである。

【０００３】特開平１−１３２６８７号公報では、コー
クス乾式消火設備における切出量の自動制御方法が開示
されている。これはコークス炉のコークス押出作業予定
に基づき所定時間における赤熱コークスの冷却塔装入速
度を冷却コークスの切出量として設定すると共に、プレ
チャンバー内の赤熱コークス在庫量を測定して、予め設
定した在庫量の目標範囲と比較し、前記在庫量が目標範
囲を外れたときに、前記切出量設定値を自動的に補正す
るものであるが、切出量の変更を少なくし、熱回収効率
を向上させることが目的であり、半成コークスのプレチ
ャンバー内滞留時間を一定にして、完成高炉用コークス
の品質を確保、一定にするという概念はない。

【０００４】

【本発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、室
式コークス炉において炭化室中心部のコークス温度が６
００〜９００℃の範囲内の低温で早期窯出を行い、該半
成コークスをＣＤＱプレチャンバーで加熱、焼成し、品
質を改善するコークスの製造方法において、ＣＤＱプレ
チャンバーに装入された半成コークスの性状に応じて必
要なプレチャンバー内滞在時間（焼成時間）を確保して
確実な品質改善を行い、更にその際の排熱ボイラーでの
蒸気発生量を最大に保つ操業方法を提供することにあ
る。

【０００５】しかしながら、従来の技術では上記の目的
を満たす操業方法は示されておらず、ＣＤＱプレチャン
バーで半成コークスを加熱焼成する際に以下の課題があ
った。室式コークス炉における炭化室中心部のコークス
温度が、６００〜９００℃の範囲内の低温で早期窯出を
行う本発明におけるコークスの製造法では、従来の炭化
室内のみで１０００℃までの乾留を行い製品コークスを
製造する方法のように十分な置き時間が確保できない
為、室内の乾留過程の進行状態にバラツキを生じ、更に
は窯間の乾留状態のバラツキが増大する場合がある。

【０００６】すなわち、ＣＤＱプレチャンバーに装入す
る窯毎の半成コークス性状のバラツキが大きく、プレチ
ャンバー内のコークス在庫量を一定に保つ従来の排出量
制御法では、窯によっては充分な焼成時間が確保でき
ず、品質改善が完全でない場合が生じるという欠点があ
った。

【０００７】しかし、プレチャンバー内コークス在庫量
を一定とするように排出量を制御する方法、或いは、一
定の排出量で操業する従来の方法では、装入する半成コ
ークス性状に対応した焼成時間は確保できないが、操業
の安定を保ち、排熱ボイラーでの蒸気発生量を安定させ
るという点では一定の効果があり、排出量を変動させる
操業では、それに伴い系内への入熱も変動し、排熱ボイ
ラーでの蒸気発生量も不安定となる欠点が生じる。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明者は前記の課題を
解決するため鋭意研究を行った結果、低温窯出コークス
の乾留状態を、窯出時の炉壁温度、置き時間の少なくと
も１つを含む乾留条件から推定し、ＣＤＱプレチャンバ
ーでの必要な最低滞在時間を設定し、これが確保される
ようＣＤＱ排出量を制御することによって解決し得るこ
とを見い出し、本発明を完成した。更にこれに伴って起
り得るＣＤＱのボイラー入熱の変動をプレチャンバー又
はスローピング・フリューへの導入空気量を制御するこ
とにより解決し得ることをも見い出した。

【０００９】即ち本発明は次の通りである。 （１） 室式コークス炉において、炭化室中心部のコー
クス温度が６００〜９００℃範囲の低温で窯出を行い、
該半成コークスをＣＤＱのプレチャンバー内で空気を導
入し、主として残存可燃性ガスを燃焼させて、焼成する
ことにより製品コークス化する高炉用コークスの製造に
おいて、該ＣＤＱへの投入半成コークスの乾留状態をコ
ークス炉の炉壁温度、置き時間から選んだ少なくとも１
つを含む乾留条件から推定し、半成コークスの焼成に要
するプレチャンバー内の最低滞在時間を決定し、該滞在
時間以上となるように冷却コークスの排出量を制御する
ＣＤＱで加熱焼成を行った低温窯出コークスの排出量制
御法。

【００１０】（２） ＣＤＱへの半成コークスの装入速
度および性状が変動した時、ＣＤＱプレチャンバー及び
スローピング・フリューへの導入空気量を、コークスの
品質改善に必要な量を確保した上で、ＣＤＱのボイラー
入口温度が最大蒸気発生量となる温度となるように制御
して系内入熱を確保する前項（１）記載のＣＤＱで加熱
焼成を行った低温窯出コークスの排出量制御法。

【００１１】以下、本発明を詳細に説明する。ＣＤＱへ
の投入半成コークスの性状とは、半成コークスの平均温
度、残存揮発分の量およびその組成を指し、そこから推
定される半成コークスの品質を含む。これらは、半成コ
ークスの頭部温度（炉壁に接している部分）に相当する
窯出時の炉壁温度、炭化室内半成コークスからのタール
発生が終了した時点から押出時までの時間で定義される
置き時間のうち、少なくとも１つを含んだ乾留条件から
推定する。

【００１２】ここで炉壁温度の測定方法として押出ラッ
クに取付けた放射温度計があり、タール発生終了を判定
する方法としては上昇管部でのガス温度変化、成分変化
により検知する方法があるが、これ以外の方法を用いて
も良い。また、その他の乾留条件としては、乾留過程で
のフリューの温度で表わされる炉温、装入炭の水分、揮
発分などの性状、１窯当りの装入量などがある。

【００１３】以上から半成コークスの性状を推定し、推
定された品質に対して製品コークスに求められる品質ス
ペックとの差異からＣＤＱプレチャンバー内での焼成に
よる品質改善条件を設定する。すなわち、プレチャンバ
ー内での昇温速度、最高到達温度、必要保持時間を求め
る。この３条件から、必要なプレチャンバー内での滞在
時間、および空気の導入量、パターンが決まり、これら
に基づきそれぞれ、排出装置および、プロワー、弁、空
気導入装置を制御することにより最適な焼成条件が達成
できる。

【００１４】ＣＤＱプレチャンバーには、プレチャンバ
ー容量を１炭化室から排出されるコークス量で割った数
の異なる必要焼成時間を有するコークスが装入されてい
るので、その中で最長の焼成時間が確保される様な排出
量制御モデルにより、ＣＤＱよりの冷却コークスの排出
装置を駆動させる。

【００１５】以上の方法で排出量を制御する場合、必要
焼成時間が長い窯のコークスが装入されると、ＣＤＱの
冷却室での滞留時間が長くなって、ＣＤＱ排熱ボイラー
での入熱が不足することが考えられる。従って排出制御
モデルで算出された排出計画、排出コークス温度、投入
コークス温度、可燃性ガス量、空気量導入などのＣＤＱ
操業状態から系内入熱を推定し、ボイラー入口温度等の
操業データとの比較演算によって入熱の過不足を推算
し、プレチャンバー及びスローピング・フリュー部での
導入空気量を制御する。ＣＤＱ操業状態を表わすものと
して上記の他に、循環ガス風量、組成、ボイラー給水温
度、プレチャンバーレベルなどもある。また、空気導入
位置はプレチャンバー上部空間、または側面からの導入
でもよく、その他の位置でも良い、スローピングフリュ
ー部についてもスローピングフリュー上部、側面、およ
びスローピングフリューからボイラーまでの煙道のどの
位置でもよい。しかし、高炉用コークスとしての品質確
保が第一であるから、プレチャンバーでの加熱焼成に必
要な空気量の下限は決められており、この範囲での調整
であることは勿論である。

【００１６】また入熱を補充する燃料としては系内で発
生する粉コークスおよび循環ガス中に残存する可燃性ガ
スだけでなく、系外より、粉コークス或いはＣＯＧ、Ｂ
ＦＧなどの燃料を供給すれば、粉コークスの発生量を減
少させることも無く、確実に入熱が確保できる。

【００１７】

【作用】本発明では、ＣＤＱプレチャンバーに装入した
半成コークスの性状を窯出時の炉壁温度または置き時間
などの乾留状態から求めることができ、対応した必要焼
成時間を演算し、それに応じて冷コークス排出量を制御
するので、どの窯についても必要最小焼成時間以上のプ
レチャンバー内焼成時間が確保できる。これによってど
の窯についても品質改善が十分達成でき、スペック以上
の品質を達成できる。また、上記の排出量の変動から排
熱ボイラーに供給される入熱の変動を算出し、その不足
分に対応した空気量をプレチャンバーおよびスローピン
グフリューに供給するので、系内への入熱は常に一定と
なり、排熱ボイラーでの上記発生量も高位安定させるこ
とができる。

【００１８】

【実施例】図とフローシートによって、本発明を更に具
体的に説明するが、本発明は、この実施例によって何等
限定されるものではない。以下、比較試験によって本発
明の優位性を説明する。この試験は生産設備である室式
コークス炉図１を用いて行ったもので、その設備仕様は
次のとおりである。図１は室式コークス炉の装炭車、押
出機、半成コークス受取車の関係を示した略平面説明
図、図２はＣＤＱの半成コークス装入装置、排熱回収ボ
イラー、コークス排出装置、ＣＤＱ本体の関係を示した
略平面説明図である。 設備仕様 室式コークス炉 炭化室（mm）：炉高５５００mm×炉幅４５０mm×炉長１
５７００mm 室式コークス炉１の操業条件は次の表１のとおりとし
た。なお、比較例として同じ条件で装入したものを、本
発明の操業条件を外れる状態で試みた。尚、以下の操業
条件は４５窯の平均値である。

【００１９】

【表１】

【００２０】この結果、表２に示す通り本発明の条件で
は半成コークスの窯出しは工業的規模で安定して実施で
きた。これに対して比較例は、半成コークスの窯出温度
にバラツキが増加した結果、炭化室内のコークス温度の
バラツキが増大したため、炭化室からの押出し電流値が
管理上限をオーバーする窯が出現し、工業的規模での実
施は無理だった。

【００２１】

【表２】

【００２２】窯出した半成コークスの残留揮発分（Ｖ．
Ｍ．）は、次の表３のとおりである。

【００２３】

【表３】

【００２４】本発明を具体化した制御系統を図３のフロ
ーシートで示す。図３において、１１は室式コークス炉
の炉壁温度、炉温、置き時間等の測定データを示す。１
２はこのデータから推定されるコークスの頭部温度、尾
部温度、残存可燃性ガス量等のコークス性状を示す。１
３はこれらのコークス性状から計算されるＣＤＱプレチ
ャンバーでの必要最小焼成時間を示す。１４は各ロット
の必要最小焼成時間からＣＤＱの冷却コークスの排出量
を計算する、ＣＤＱの冷却コークスの排出量制御モデル
であり、１５はそのモデルにより駆動される排出装置で
ある。

【００２５】１７は排出量から決定されるプレチャンバ
ーより冷却室へのコークス量、及び１２のコークス性状
から推定される半成コークス顕熱、可燃性ガス燃焼熱、
排熱ボイラーでの出熱から構成されるＣＤＱ入熱制御モ
デルであり、ＣＤＱボイラー入口温度等の操業状態１６
が変化した時は、これを入力して、これを一定に保つよ
うにプレチャンバー又はスローピング・フリューでの空
気導入量１８を増加させる。

【００２６】図４に本発明と比較例のコークス処理量、
ボイラー入口温度、空気導入量の推移を示す。ここで比
較例とは本発明の制御法を用いない、通常の操業によっ
て、品質改善を行った場合である。図４より明らかなよ
うに、本発明ではコークス炉操業時にプレチャンバー・
レベルが変化するため、対応して、排出処理量を変化さ
せ、滞在時間を一定に保っている。また、プレチャンバ
ー、スローピングフリューに導入する空気量を制御する
ことによってボイラー入口温度が一定で推移しているこ
とがわかる。

【００２７】図４のような操業を行った時の、排出部で
サンプリングした製品コークスの品質は次の表４の如く
であった。本発明では、比較例にくらべ、製品コークス
の品質バラツキは明らかに小さくなっている。

【００２８】

【表４】

【００２９】

【発明の効果】本発明によれば、室式コークス炉の炭化
室中心部のコークス温度が６００〜９００℃の低温で窯
出しを行い、該半成コークスをＣＤＱプレチャンバーで
空気を導入し、品質改善を行う際に、装入する半成コー
クスの性状に応じてＣＤＱプレチャンバーでの最低焼成
時間が確保されるので、製品コークスの平均品質が向上
する。又焼成時間の最適化により製品コークスの品質の
バラツキが低減する。焼成時間の確保により、ＣＤＱボ
イラー入口温度が低下しても、蒸気発生量を減少させな
いようにプレチャンバー及びスローピング・フリューで
の導入空気量が調整することにより系内入熱を一定とし
ボイラーでの回収熱量の変動を少なくできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係わる室式コークス炉の装炭車、押出
機、半成コークス受取車等の設備を平面から見た説明
図。

【図２】ＣＤＱの半成コークス装入装置、排熱回収ボイ
ラー、製品コークス排出設備及びＣＤＱ本体の設備の関
係を示した略平面説明図。

【図３】本発明の排出量制御法のフローシートを示す。

【図４】本発明と比較例のコークス処理量、ボイラー入
口温度、空気導入量の推移図。

【符号の説明図】

１：室式コークス炉 ２：押出機 ３：装炭車 ４：半成コークス受取り車 ５：半成コークス装入設備 ６：ＣＤＱ本体設備 ７：蒸気回収設備 ８：コークス搬出設備 ９：閉鎖循環回路 １０：プレチャンバー １１：フィードフォワード測定因子 １２：推定された半成コークス性状 １３：半成コークス性状より演算により求めた必要最小
焼成時間 １４：焼成時間を演算値となるように排出量を設定する
モデル １５：冷却コークス排出設備 １６：ＣＤＱ操業状態判断因子 １７：系内入熱バランス演算モデル １８：空気導入量制御装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 田原 年英 千葉県木更津市清見台１−22−８ 相里ハ イツ１−201

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 室式コークス炉において、炭化室中心部
   のコークス温度が６００〜９００℃の低温で窯出を行
   い、該半成コークスをコークス乾式消火設備（以下ＣＤ
   Ｑと称する）のプレチャンバー内で空気を導入し、主と
   して残存可燃性ガスを燃焼させて、焼成することにより
   製品コークス化する高炉用コークスの製造において、該
   ＣＤＱへの投入半成コークスの乾留状態をコークス炉の
   炉壁温度、置き時間から選んだ少なくとも１つを含む乾
   留条件から推定し、半成コークスの焼成に要するプレチ
   ャンバー内の最低滞在時間を決定し、該滞在時間以上と
   なるように冷却コークスの排出量を制御するＣＤＱで加
   熱焼成を行った低温窯出コークスの排出量制御法。
2. 【請求項２】 ＣＤＱへの半成コークスの装入速度およ
   び性状が変動した時、ＣＤＱプレチャンバー及びスロー
   ピング・フリューへの導入空気量を、コークスの品質改
   善に必要な量を確保した上で、ＣＤＱのボイラー入口温
   度が最大蒸気発生となる温度を中心とする一定範囲とな
   るように制御して系内入熱を確保する請求項１記載のＣ
   ＤＱで加熱焼成を行った低温窯出コークスの排出量制御
   法。